CN1098614C

CN1098614C - 用于抖动的信标发射的无线通信***和方法

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Publication number: CN1098614C
Application number: CN97199259A
Authority: CN
Inventors: J·C·哈尔特森
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 2003-01-08
Anticipated expiration: 2017-08-22
Also published as: CO4810283A1; NO990900D0; DE69736897D1; JP3601832B2; EP0922373A1; NO990900L; ID20767A; AU3875997A; TR199900417T2; JP2000517132A; AR009490A1; WO1998009469A1; BR9711260A; EE9900098A; DE69736897T2; CN1235745A; AU722252B2; CA2264746A1; RU2198479C2; KR20000035905A

Abstract

本发明涉及用于信标信道发射的无线通信***和方法。为了在未协调的专用无线通信网内防止干扰，这可通过发射带有抖动的信标来获得。专用基站按抖动的时间间隔发射射频信标突发，该间隔以伪随机方式改变以阻止发射距离重叠的未协调的专用无线通信网之间重叠的射频信标的冲突。信标定时的抖动以与基站识别值相关的模式伪随机地实施。移动终端从收到的射频信标导出与基站有关的识别值和状态信息，并确定基站是否可用于与移动终端通信。移动终端根据从接收的射频信标导出的基站识别值相关的预定抖动产生函数而与抖动的基站信标发射同步。移动终端借此能容易地与专用无线通信网基站同步，而不会造成丢失同步。

Description

用于抖动的信标发射的无线通信***和方法

技术领域

本发明涉及无线通信***，更具体地，涉及用于信标信道发射的未协调的专用无线通信***和方法。

背景技术

在过去几十年中，用于无绳和移动电话的蜂窝无线通信的商业应用已显示了巨大的增长。典型地，这些广域蜂窝网可被分为两部分：即包括无线基站的互联网络的固定部分，和包括可接入网络的移动终端的移动或便携部分，例如无线电话。每个基站在控制信道上发送控制信息，移动终端可利用它来接入网络。网络中的每个无线基站覆盖一个有限的区域，被称为蜂窝小区。网络中的不同基站通过基站控制器(BSC)来协调。频率复用模式(固定的或自适应的)被应用来避免传输时受不同基站的干扰。这些蜂窝***的例子包括AMPS、D-AMPS、和GSM。

在专用宏小区***中，网络部分不同于等价的广域蜂窝网。专用***通常必须便宜得多(因为***花费是在较少用户之间共同负担的)。另外，专用***典型地覆盖室内环境，它比起室外环境更难预计(例如，墙、门的打开以及关闭、起着波导的作用的走廊等)。所以，通常，室内***中的无线基站以更自主的方式运行，以便决定哪些信道用于业务和控制(或信标)信息。

在商业的或办公室无绳电话***中，例如DECT***中，在单独的室内网的基站之间仍旧可以有一定程度的交互性。虽然在商业***(如DECT)中的无线基站是尽可能地自主的，但它们在网络内仍要在时间上松散地同步，以便允许从一个基站越区切换到另一个基站。网络功能是在基站控制器中执行的。为了越区切换的目的，重要的是来自不同基站的信标要在有限时间窗口内到达移动终端，以便在通信的空闲帧期间被扫描。在专用的住宅***中，例如无绳电话***中，无绳电话的无线基站仅仅形成一个被连接到PSTN的单独的专用网，典型地不与其它的私人住宅基站(如邻居的基站)进行通信或同步。在室内无线电***中，无线基站本身寻找用于运行的信道。这些信道优选地应当不和其它的靠近的无线基站相干扰。所以，无线基站在其开始发射以前寻找最低干扰量的信道(最安静的信道)。可以进行周期性的测量来确保基站保持在最小干扰的信道上。

传统的模拟无线电话***通常采用被称为频分多址(FDMA)的***来产生通信信道。事实上，如本领域技术人员所熟知的，无线电话通信信号(是被调制的波形)典型地是在载频频谱中的预定频带上被传送的。这些分立的频带被用作为蜂窝无线电话(移动终端)通过服务于小区的基站或卫星而与小区进行通信的信道。在美国，例如，联邦政府已把一段UHF频谱分配给蜂窝通信，这段UHF频谱又被划分为成对的窄频带，称为EIA-553或IS-19B的***。信道成对是由于频率双工安排所要求的，其中在每对信道中发射和接收频率相差45MHz。在美国，现在有832个30kHz宽的射频信道分配给蜂窝移动通信。

当用户数目增加时，可供使用的频带数目上的限制提出了几种挑战。蜂窝无线电话***中增加用户数目需要更有效地利用有限的可利用的频谱，以便在保持通信质量的同时能提供更多的总的信道。这个挑战因为用户不一定均匀地分布在***的小区中间而被加强了。在任何给定的时间，对于特定的小区可能需要更多的信道来处理潜在地更高的本地用户密度。例如，在城市地区的小区在任何一个时间可以想象地要包含成百上千的用户，这很容易耗尽小区内可提供的频带数。

为此，传统的蜂窝***采用频率复用来增加每个小区内的潜在的信道容量，以及增加频谱效率。频率复用涉及分配频带给每个小区，采用相同频率的小区在地理上是分开的，以便允许在不同小区内的无线电话同时使用相同的频率而不会互相干扰。通过这种做法，好几千用户可以由只有几百个频带的***提供服务。

可以进一步提高信道容量和频谱效率的另一种技术是时分多址(TDMA)。TDMA***可以通过把在传统的FDMA***中采用的频带划分为顺序的时隙来实现。虽然在各个频带上的通信典型地发生在包括多个时隙的共同的TDMA帧上，但是，在每个频带上的通信可以按照独特的TDMA帧发生，其时隙是该频带独有的。采用TDMA的***的例子是在美国采用的双模拟/数字IS-54B标准，其中EIA-553的每个原先的频带被划分为3个时隙，以及另外的例子是欧洲GSM标准，它把每个频带划分为8个时隙。在这些TDMA***中，每个用户通过使用分配给用户的在时隙期间发射的数字数据突发来和基站通信。

TDMA***中的信道典型地包括一个或多个频带上的一个或多个时隙。如上所讨论的，业务信道被用来在用户之间，例如在无线电话与地面线路的电话之间，进行话音、数据或其它信息的通信。在这种情况下，每个业务信道形成由***建立的从一个用户到另一个用户的双工通信链路的一个方向。业务信道典型地是在需要的时候和需要的地方由***动态地分配的。另外，诸如欧洲GSM***那样的一些***使业务信道“跳频”，即随机地切换用于发送该特定的业务信道的频带。跳频可以减小在信道之间出现干扰事件的概率，它使用干扰源的散布性以及进行平均来提高总的通信质量。

在小区内发送的专用控制信道中所包括的是正向控制信道，它们被用来在无线电话***的小区中给可能寻求接入***的无线电话广播控制信息。在正向控制信道上广播的控制信息可以包括诸如小区的识别号、相关网络的识别号、***定时信息、和为从无线电话接入无线电话***所需要的其它信息等。

正向控制信道，例如GSM标准的广播控制信道(BCCH)，典型地在每个小区中以专用频带发送。寻求接入到***的无线电话通常在等待模式下“侦听”控制信道，并且在它捕获到基站的或卫星的控制信道之前，它没有和基站或卫星同步。为了防止在相邻小区中的控制信道之间有过分的干扰，通常采用频率复用，不同的专用频带被用于相邻小区中的控制信道，按照频率复用模式，以确保共信道小区之间有最小的分离间隔。跳频虽然可以更密集地重复使用控制信道频带，但一般不被采用，因为非同步的无线电话通常会由于缺乏对于所采用的跳频顺序的参照点而很难获取跳频的控制信道。而且，对于专用的未协调的无线通信***，频率复用模式不能使用，因为每个***独立于其它可能会产生干扰的***而运行。

通常，在无线通信控制通信中，规定了用于前向控制信道的下行链路(从基站到便携台)和上行链路(从便携台到基站)。无线基站用其上行链路接收机监听便携台的上行链路信息。为了监听其它基站发送的下行链路信息，基站典型地也需要下行链路接收机。上行链路和下行链路可通过不同频率(所谓的频分双工(FDD))、或者通过不同的时隙(所谓的时分双工(TDD))而被区分开。蜂窝***典型地使用如上所述的FDD作为下行链路控制信道。为了测量其它基站，下行链路接收机可被建造在基站中，这会增加成本。通过TDD方案，下行链路可以只位于另一个时隙中，这样下行链路和上行链路的接收可通过同一个接收机结构来完成。例如，DECT就使用TDD方案。

在某些应用中，喜欢使用FDD更甚于TDD，是有多种原因的。当各基站没有在时间上同步时，TDD方案通常导致在上行链路与下行链路之间的相互干扰。另外，因为无线基站优选地位于相对较高的地方，以便达到便携台的视线范围内，所以来自基站(对便携台和其它基站)的干扰可能是主要的。在FDD，上行链路和下行链路在频率上是完全分开的，通常不会相互干扰。

另外，如果专用***被认为是基于蜂窝空中接口标准(如GSM，或D-AMPS)的，则为了兼容的原因，可以采用FDD。所以，在采用FDD以区分上行链路和下行链路的专用无线通信***中，典型地由基站确定运行在哪个信道上，而不用知道来自其它的附近的无线基站的发射情况。

这个问题具体地涉及到为了和便携台相接触而周期地发射的基站的控制或信标信道。对于业务信道，***可能会使用在便携台中的下行链路接收机，以便在本地得知有关干扰的情况。在便携台处进行的下行链路测量然后可传送到无线基站，它然后可选择最佳的(双工)业务信道。对于信标信道，这种方法通常不被采用，因为当没有业务时是否有便携台的存在是无法证实的。

在未协调的专用无线通信***中，如果在射频信标干扰出现时移动终端和基站甚至会不能建立通信接入。这样的干扰可以出现在未协调的专用无线通信***的射频信标传输之间，这些专用无线通信***位于干扰距离内并且以重叠的时间与频率发射射频信标。尤其是，由于射频信标发射是以固定的时间间隔发射的，所以它们可以在相当长的时间间隔内相互干扰，严重地阻止了移动终端接入到未协调的***。

发明内容

所以，本发明的一个目的是解决专用无线通信***中的信标信道干扰的问题，这些专用无线通信***是相互未协调的，且不能互相听到，但又共用相同的频谱。为了解决来自不同的未协调的和不同步的专用无线通信基站的信标信号之间的干扰问题，本发明提供了应用短的射频信标突发的基站，该信标突发的位置在时间上以伪随机方式抖动。在射频信标之间可能出现冲突，但是考虑到较长的时间窗口时多半不会使所有射频信标都受影响，因为来自不同基站的射频信标独立地抖动。更具体地，将不大可能发生足以丢失同步的多个接连的冲突。然而，因为对于给定基站的抖动是以伪随机方式进行的，移动台可预测来自己识别的基站的下一个信标将在何时到达，所以减小了由于信标抖动而失去同基站同步的风险。

在本发明的信标发射的一个方面，在同一个无线基站中相邻的射频信标突发之间的时间间隔围绕平均值以伪随机方式抖动。在另一个实施例中，在同一个无线基站的相邻的射频信标突发之间的帧号是常数；只是在帧内出现射频信标的该时间(时隙)位置以伪随机方式变动。

在本发明的一个实施例中，提供了专用无线电话基站，它包括射频发射装置，用于发射射频信标突发，以便与移动终端建立无线通信接入。基站包括信标发射控制装置，用于控制以抖动的时间间隔周期地发射射频信标，以避免与来自其它未协调的专用基站的信标发射发生重复的冲突。抖动发生器为每个信标发射产生一个当前的信标抖动值，它的幅度受限于最大信标抖动值，并且它是由一个其平均输出值为零的预定函数产生的。一个信标发射发起装置在一个确定的时间间隔以后发起信标发射，该时间间隔是当前信标抖动值的函数。

在本发明的另一个方面，提供了一个移动终端，它包括用于接收来自未协调的专用无线电话基站的射频信标发射的接收机。移动终端包括一个用于从接收的射频信标推导出发射基站的识别值的信标读出装置。移动终端还包括用于根据识别值来确定预定的抖动产生函数的确定装置和用于根据预定的抖动产生函数把移动终端同步到抖动的射频信标发射的时间间隔的同步装置。例如，基站识别值可以是抖动产生函数中的一个参量，它允许移动终端预测随后的各个抖动值。

还提供了用于抖动信标的发射的方法。射频信标由基站发射，该信标包括相关的识别值和状态信息。基站然后在发起发射下一个后继的射频信标之前等待一个确定的时间。这个时间是通过计算当前的信标抖动值和等待一个时间而被决定的，该等待时间是抖动值以及在射频信标各次发射之间所希望的平均时间的函数。于是发起发射和等待的这种循环的过程然后将在每次后继的射频信标发射时重复进行。移动终端接收所发射的信标。移动台从接收的射频信标导出状态信息，并确定基站向移动终端提供通信的可能性。移动终端还得出基站识别值，并根据与所识别的基站有关的预定的抖动产生函数来和基站信标定时同步。

因此，本发明的抖动的射频信标发射通过信标发射时间的抖动来减小发生重复冲突的潜在因素，从而解决了在未协调的专用无线通信***之间的信标冲突的问题。本发明也提供了伪随机信标抖动模式，它与在射频信标中发射给移动终端的基站识别值相关联。移动台导出识别值，以后就能确定所识别的基站的信标抖动模式，以便即使出现多个顺序信标冲突时仍保持同步。

附图说明

图1概略地显示了三个专用无线通信***，它们是未经协调的，并具有重叠的发射范围；

图2以图形显示在未协调的专用无线通信***之间的射频信标突发冲突；

图3以图形显示射频信标突发的经过抖动的发射，以便防止射频信标突发的重复冲突；

图3a概略地显示模块式移位寄存发生器，它可用于按照本发明产生信标抖动函数；

图4是按照本发明的无线个人通信基站的示意性方框图；

图5以图形显示按照本发明的信标抖动的一个实施例；

图6以图形显示按照本发明的信标抖动的另一个实施例；

图7以图形显示在多帧TDMA无线通信环境下按照本发明的信标抖动；

图8是按照本发明的移动终端的示意性方框图；

图9是说明按照本发明的专用无线通信基站的运行流程图；

图10是说明按照本发明的移动终端的运行流程图。

具体实施方式

现在将参照附图更充分地描述本发明，图上显示了本发明的优选实施例。然而，本发明可以用许多不同的形式来体现，并且不应当被看作为限制在这里所述的实施例中；这些实施例是被提供来以使这种揭示成为透彻的和完整的，并将本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。

现在参照图1，它示意地说明本发明的工作环境。图1显示了基站10A，10B，10C，它们是未经协调的和不同步的无线基站，它们由于上行链路与下行链路之间的非兼容性而不可能互相听见。如图1所示，基站10A，10B，10C是位于私人家中的住宅专用无线个人通信***。这样的无线个人通信***的一个例子被描述于美国专利NO.5,428,668中，该专利在此以整体形式引用，以供参考。每个基站10A，10B，10C只被连接到PSTN，并典型地互相之间没有直接通信。每个基站的发射范围由虚线圆显示出，且如图所示，它们是重叠的。因此，在基站10A，10B，10C之间可能发生干扰。

每个基站10A，10B，10C周期地发射短的射频信标突发，它们可包含状态信息和基站10A，10B，10C的相关识别值。移动终端14，如果是处在基站10A，10B，10C的传输范围12A，12B，12C内，则可以接收射频信标，并确定它是否应当和基站10A，10B，10C接触。

现在参照图2，这里将描述由于在未协调的基站10A、10B、10C的各信标之间的冲突所造成的干扰而引起的在信标基站通信中的问题。在16、18和20处显示的是分别对于基站A10A，基站B10B，和基站C10C的无线信标发射。每个基站10A，10B，10C周期地发射射频信标突发。所以，如图2所示，在时间上，每个射频信标信号由间隔为固定周期“T”的信标突发的无限长系列组成。由于射频信标突发是不同步的，它们可能如所显示的那样，基站A的发射16和基站C的发射20在时间22、24、26、28处随机地对准和冲突。由于时间间隔T是固定的，一旦在时间间隔22出现冲突，则随后的信标24、26、28通常也将冲突。基站A10A和基站C10的时钟***中的漂移可能使信标不再互相冲突。然而，当时钟漂移很小时，基站A10A和基站C10C会在很长时间内具有冲突的信标。

本发明故意使信标射频发射产生抖动解决了这个问题，如图3上用图形所显示的。图3显示了在30、32、和34处分别为基站A10A、基站B10B、基站C10C的射频信标突发发射的图形代表。如图3所示，在对于每个无线基站10A、10B、10C的相继的射频信标突发之间的时间间隔在预定的平均时间间隔的窗口内抖动。在时间上，在射频信标之间的平均时间间隔仍旧是固定的周期T，如同图2中的***那样。即使用抖动的发射射频信标在射频信标之间仍旧可能有冲突，如在时间参考点36所显示的，此时在基站B10B和基站C10C之间出现一个冲突。然而，如图3进一步所表明的那样，由于射频信标发射的抖动，来自基站B10B和基站C10C的射频信标的下一个发射将不会冲突。

数学上可以证明，M个接连的射频信标发射经受冲突的概率随M的增加而以指数方式减小。因此，虽然本发明的抖动的信标发射可能不会影响在未协调无线基站的射频信标发射之间的单个冲突的或然率，但接连冲突的或然率将以指数方式减小。因为在接收射频信标之间的时间间隔越长，在移动终端14与基站10A、10B、10C之间的同步丢失的或然率就会增加，所以本发明提供了在移动终端14与非同步的基站10A、10B、10C之间保持同步的改进装置。

在实施本发明时，对于抖动的信标发射而言，优选的是：抖动模式是以伪随机方式来确定的。如这里所使用的，伪随机是指抖动的确定可由各个基站10A、10B和10C提供适当的未协调的抖动来产生，而在同时对于任一个基站10A、10B、10C来说，以抖动模式提供的抖动在时间上是可以预测的。例如，在一个优选实施例中，抖动模式取决于无线基站的相关的识别值，并可根据这个值被预测。这个伪随机抖动对于不同基站10A、10B、10C来说，其抖动模式仍旧是随机的，这样基站10A、10B、10C将不以共同的模式抖动，因为这会造成重复冲突的问题。然而，使得任何特定的基站10A、10B、10C的可预测的抖动模式与基站的识别值相关联，将有助于移动终端14与来自基站10A、10B、10C的抖动射频信标发射保持同步。因为在射频信标中向移动终端14提供了基站的相关识别值，所以能够确定对于该基站10A、10B、10C的抖动模式。

例如，在一个实施例中，基站10A、10B、10C的相关的识别值可以规定伪随机抖动模式。一旦移动终端14在这个模式中知道基站10A、10B、10C的位相，则移动终端14可以预测未来的来自已识别的基站10A、10B、10C的所有信标的位置。位相可以由基站10A、10B、10C在信标信号中明确地传递，或者在移动终端14与基站接触时在第一次定位时传递。此后，移动终端14可保持锁定在已识别的基站10A、10B、10C上，即使多个接连的射频信标突发由于来自各个不同的相邻的未协调的基站10A、10B、10C的冲突而丢失也不会丢失对射频信标同步。

更具体地，适合用于本发明的基于相关的识别值的伪随机技术的例子如下所述。本发明的抖动函数可以与在例如GSM协议下工作的广域蜂窝网中的加密函数相比较。加密字由一个函数产生，该函数的输入是密钥和一个“计数器”数，计数器数在每次加密时增加一个增量。典型地，计数器数是TDMA信道的帧号。计数器数以模N加增量，其中N是加密算法的重复周期。计数器数事实上确定了算法的位相(算法恒定地累加)。密钥规定了特定的算法。

对于按照本发明的信标抖动，可使用类似的方法。加到抖动算法(加密算法)的输入可以是基站识别号和计数器数，该计数器数可以是每个信标信号在一帧内发送的帧号。任选地，也可以加上一个密钥。抖动算法产生一个n比特的字，其较低的m个LSB可(任选地)被用来得出2m个不同的抖动值。对每个新的抖动间隔，帧号被加一个增量。基站识别号是固定的，它确定如何把帧号映射成输出端处的抖动值。除了基站识别号以外，可以任选地加上密钥，它和基站识别号一起确定了从帧号到抖动值的映射。密钥例如可在初始化时给予移动终端14。这意味着，只有移动终端14具有相应于所接收的基站识别号的密钥，这允许它和基站同步。

为了和基站同步，移动台14要知道基站识别号和帧号(以及可能还有密钥)。基站识别号可以在信标本身中发送。帧号也可以在信标中发送(如在当前的广域蜂窝网的广播信道中的帧号)，或它可以在移动终端14第一次登记到发射的基站时被提供给移动终端14。密钥可从查找表中得出，该查找表把基站识别号映射成密钥(查找表可在初始化期间产生)。可用于本发明的加密算法最好能提供在其范围内均匀分布的抖动值。一种方法是使用具有线性反馈寄存器(LFSR)的伪随机二进制序列(PRBS)发生器或者使用模块移位寄存器发生器(MSRG)。图3a上显示了模块移位寄存器电路的例子。

图3a的例子中的硬件由一系列移位寄存器37组成，它们按照特定的函数加上反馈。乘法器38把反馈信号乘以系数a_i(i＝0到N)，并把结果加到模2加法器(EXOR)39。系数a_0到a_N确定了反馈函数，它实际上就是抖动函数。a_i可以是0或1，其中1是建立反馈连接而0表示不连接。基站识别号(可能和密钥一起)确定a_i值。为了确定新的抖动值，当前的帧号被装载到移位寄存器。然后，信息被供入一次(或固定次数)时钟信号，此后，就从移位寄存器的各个(或某些)输出得出抖动值。对于下一个抖动值，帧号被加上一个增量，被装载到移位寄存器，并且电路被再次供入时钟信号。

从基站识别号连同密钥一起所作的映射可以以各种不同方式来完成。例如，有可能使用查找表，它把基站识别号对应成a_i的特定的组合。为实现适合于得到本发明的各种好处的抖动函数可以有许多变化方案，正如本领域技术人员所理解的。

现在参照图4，将描述按照本发明的基站10A，10B，10C的实施例。基站10A，10B，10C包括基站控制器40或用于控制基站10A，10B，10C的运行(包括在基站10A，10B，10C和移动终端14之间的无线通信)的装置。虽然基站控制器40有各种不同功能的作用，但是对于本发明的目的，基站控制器40的特定功能包括直接通过电连接装置44或通过共用的存储器46提供基站识别和状态信息给信标发射控制器42。基站控制器40和信标发射控制器42两者都通过总线48和50连接到存储器46。基站控制器40还把由信标发射控制器42控制的信标发射与由基站控制器40通过发射机52发起的其它无线通信发射进行协调。

在工作时被连接到信标发射控制器42和基站控制器40的存储器46或其它存储装置存储了与每个基站10A，10B，10C相关的预定的抖动函数。例如，预定的抖动函数可以是多个可根据基站10A，10B，10C的相关的识别值而指定其系数的函数。在这种情况下，函数系数可被存储在存储器46中。基站状态信息和相关的识别值也可被存储在存储器46中。

用于发射无线通信的发射机52或其它的无线发射装置被实际连接到信标发射控制器42和基站控制器40。虽然无线发射装置52只需要一个发射机用于射频信标发射的目的，但是它也可以是一个提供发射和接收功能的收发信机，以支持在基站10A，10B，10C与移动终端14之间的上行链路和下行链路通信。

用于控制基站以抖动的时间间隔周期发送射频信标的信标发射控制器42或其它信标发射控制装置被实际连接到发射机52。信标发射控制器42包括抖动产生器54或其它抖动产生装置，用于产生当前的信标抖动值，其幅度不大于根据存储在存储器46中的预定函数的预定最大信标抖动值，并具有几乎为零的平均输出。平均抖动输出几乎为零提供了把射频信标发射之间的平均周期保持在与固定周期T相同的好处。给抖动值提供预定的最大值是为了帧定时的考虑，这在基于TDMA的无线通信环境下实现本发明时是很重要的，如下面将进一步讨论的。

信标发射控制器42还包括发射发起电路56或其它信标发射发起装置，用于在一个时间发起射频信标的发射，该时间是由抖动产生器54产生的当前信标抖动值的函数。所以，发射发起电路56响应于抖动产生器54，并且通过电连接装置58被实际电连接到发射机52。信标发射控制器42准备好射频信标，它包括与基站10A、10B、10C有关的识别值和来自基站控制器40的状态信息，信标由发射机52在响应发射发起电路56时发射，该电路按伪随机抖动的时间间隔触发射频信标突发的发射。

图4还显示了定时器60或其它定时装置，用于把供射频信标发射定时用的时钟定时基准提供给信标发射控制器42。定时器60通过电连接装置62在电气上连接到信标发射控制器42。

虽然信标发射控制器42可具有各种不同功能，但是对于在抖动时间间隔内重复地发射射频信标，将分别参照图5和6来描述两个具体实施例。图5显示了基于在射频信标T和来自抖动产生器的抖动值之间的想要的平均时间间隔的发射发起实施例。具体地，在以后的相继的射频信标发射之间的确切时间是以最近发射的射频信标的发射时间为基准的。

如图5所示，在第一射频信标64后面是在时间T+Δ₁发起的第二射频信标66，其中T是各次信标发射的想要的平均时间，以及Δ₁是来自抖动产生器54的当前的信标抖动值。第三信标68在发起发射第二信标66后的时间T+Δ₂被发射。同样地，第四信标70在发起发射第三信标68后的时间T+Δ₃被发射。Δ₂和Δ₃分别是来自抖动产生器54的对于其后各个循环的当前信标抖动值。通过把抖动产生器函数规定为伪随机函数，它是根据各个被识别的基站10A，10B，10C的相关识别值而确定的，因此一旦移动台14接收到了任何一个射频信标64，66，68，则移动终端14就能预测所有以后的Δ_i并和来自被识别的基站10A，10B，10C的信标发射同步。

换句话说，在图5的实施例中，抖动的基准取决于先前的射频信标突发发射的位置。例如，假定第一射频信标在T₁时发射，则第二突发在T₂＝T₁+T+Δ₂时发射。同样地，第三突发是根据第二突发的位置，它将在T₃＝T₁+T+Δ₂+T+Δ₃＝T₁+2T+Δ₂+Δ₃时到达，其中Δ₂是第二信标时刻的抖动，以及Δ₃是第三信标时刻的抖动。如前所述，平均抖动Δ_i是零。

现在参照图6，它显示了用于确定发射发起电路56发起射频信标的发射确切时间的另一种实施例。在图6的实施例中，射频信标发射定时的抖动是基于恒定的时间基准，而不是基于先前的信标突发的发射时间的偏移。如图6所示，信标发射是相对于预定的时间基准72，72’，72”，72而抖动的。在图6的实施例中，对于每个射频信标突发发射，信标发射的发起是基于时间基准72，72’，72”，72的。实际发射是由发射发起电路56在把固定的发起时间72，72’，72”，72偏移抖动产生器54所产生的当前信标抖动值而发起的。例如，假定第一射频信标突发是在时间T₁＝0+Δ₁，即在图6所示的74处发起的。时间的零基准只是指时间基准72，这仅仅是为简明起见而说明的。如图76处所示，第二射频信标突发在时间T₂＝T+Δ₂发起。随后，如图78处所示，第三信标突发在时间T₃＝2T+Δ₃到达。

对于图5的实施例，发起各次射频信标突发发射之间的确切时间等于在基站各次信标发射之间的平均时间间隔T加上来自抖动产生器54所计算的当前信标抖动值。相反，在图6的实施例中，在围绕着预定的基准72，72’，72”，72前后的抖动的情况下，发起各次射频信标突发发射的确切时间等于各次基站信标发射之间的平均时间间隔加上当前信标抖动的计算值再减去前面最近一次发射的射频信标突发的信标抖动的计算值。因此，在图6的实施例中，相对于预定的基准72，72’，72”，72的信标发射抖动可通过在同时保持当前信标抖动值和上一次发射的射频信标突发的最近的信标抖动值的情况下把发射的发起相对于前一次射频信标发射进行定时而完成。数学上可以证明，通过在相对较短的时间期间内监视基站10A，10B，10C，对于给定的最大信标抖动值，在图5的实施例中离开平均时间T的偏差可以比在图6的实施例中离开平均时间T的偏差大得多。

对于位于私人居住区的专用无线电话基站10A，10B，10C，图5或图6的实施例都可以使用。图5的实施例在性质上更随机，所以接连冲突的概率将比图6的实施例低。另一个方面，在图6的实施例中，当真的发生大量接连的信标冲突时，移动终端14的信标丢失同步的概率较小。对于多用户专用的无线电话基站10A，10B，10C，其中有多个基站构成相关的专用本地网，图6的实施例可能是优先选用的。在专用网利用TDMA通信标准(它只允许移动台14在空闲帧期间监听射频信标突发)的情况下尤其如此。

例如，在使用GSM可兼容的空中接口的专用无线通信网中，移动终端14只能在空闲帧80，80’(图7)期间寻找基站信标发射，该空闲帧每隔26个TDMA帧出现一次。射频信标突发信号必须在空闲帧80，80’时到达，以便由移动终端14监视。如图7所示，移动终端14(图形82)在无线通信连接上有一个与基站10B(图形84)的呼叫正在进行中。在空闲帧80，80’，基站10A，10B会发射射频信标，而移动终端14会监听信标发射。如图7所示，射频发射信标周期T是26帧多帧的倍数；抖动必须在一个帧或8个时隙上出现。该抖动阻止了在基站10A和10B(比较图形84和86)之间的射频信标发射的冲突。

本领域技术人员将会看到，图4以上描述的本发明的各方面可以由硬件、软件、或二者的组合提供。虽然基站10A，10B，10C的不同的部件在图4上被显示为分立元件，但是实际上它们可通过包括输入和输出端口以及运行软件代码的微控制器、通过定制的或混合式芯片、通过分立元件或通过它们的组合来实现。例如，信标发射控制器42，存储器46，和基站控制器40都可以用单个可编程器件来实现。

现在参照图8，将描述本发明移动终端14。移动终端14包括用于控制移动终端14运行的移动终端控制器88或其它装置，包括控制在移动终端14和基站10A，10B，10C之间的无线通信。移动终端14也包括通过线路89而连接到移动终端控制器88的接收机90或其它移动无线接收装置，用于接收包括来自基站10A，10B，10C的射频信标的无线通信。接收机90对于射频信标接收目的只需是一个接收机，但是它也可以是一个收发信机，提供发射和接收功能来支持在移动终端14与基站10A，10B，10C之间的上行链路和下行链路通信。

移动终端14包括ID导出电路92或其它信标读出装置，用于从接收的射频信标导出发射的基站识别值。ID导出电路92通过线路91被实际电连接到接收机90。移动终端也包括函数确定电路94或其它确定装置，用于根据由ID导出电路92导出的基站识别值来确定被所识别的基站10A，10B，10C使用的预定的函数，以便用于射频信标发射的抖动。函数确定电路94被实际电连接到ID导出电路92，如线路96所表示的。函数确定电路94通过线路97也被电连接到同步电路98或其它装置，用于使移动台14信标发射的接收和从被识别的基站10A，10B，10C根据预定的抖动函数的抖动的射频信标发射的时间间隔同步。同步电路98如所显示的通过线路101，也被实际连接到接收机90，以及还可被实际连接到移动终端控制器88。

图8上还显示了定时器100或其它定时装置，用于向移动终端14提供时钟时间基准，供射频信标的接收或发射的定时之用。定时器100通过电连接装置102被实际电连接到同步电路98。

存储器104分别通过电连接装置106和108实际连接到ID导出电路92和移动终端控制器88。存储器104可以向诸如查找表那样的装置提供在发射基站的识别值与预定的抖动函数之间的相互参照信息。

本领域技术人员将会看到，图8中的本发明的以上所述的方面可通过硬件，软件，或它们的组合而被提供。虽然移动台的各个部件在图8上被显示为分立元件，但是实际上它们可通过包括输入和输出端口以及运行软件代码的微控制器，通过定做的或混合式芯片，通过分立元件或通过它们的组合来实现。例如，移动终端控制器88，存储器104，ID导出电路92，函数确定电路94，和同步电路98都可以以单个可编程器件来实现。

图9显示了由专用无线电话基站10A，10B，10C进行的信标信道发射定时的运行方法，其中包括在抖动的时间间隔内重复地发射射频信标的方法。射频信标发射定时运行在方块110以基站10A，10B，10C发起信标发射开始。发射的射频信标包含与发射的基站10A，10B，10C相关的识别值，并可进一步包含基站状态信息。在方块112，基站10A，10B，10C计算当前的信标抖动值。如前所述，抖动值被限制到最大信标抖动值幅度，它由与基站识别值有关的预定的函数产生，并且它具有的平均输出值为零。在方块114，基站10A，10B，10C根据电信标抖动值的函数和专用无线通信***的射频信标各次发射之间的平均周期T来计算发起随后的射频信标发射的确切时间。在方块116，基站10A，10B，10C等待所计算的确切时间，然后返回到方块110以发起另一个射频信标发射，并重复方块112，114，和116的步骤，即计算和等待抖动的时间间隔，直到下一次发射。

图10显示了在本发明的方法的一个实施例中的移动终端14的运行。在方块120，移动台14接收从基站10A，10B，10C发射的射频信标。在方块122，移动终端14从接收的射频信标中得出基站状态信息。然后，在方块124，移动终端14根据接收的基站状态信息确定是否可提供所识别的基站与移动终端14的通信。基站也许不可提供通信，例如，如果移动终端14对于该基站不是被授权的用户的话。如果状态信息表示有关的基站10A，10B，10C不能提供与移动终端14的通信，则移动终端14返回到方块120，并继续接收从基站10A，10B，10C发射的射频信标。

如果接收的状态信息表示发射的基站10A，10B，10C可以提供与移动终端14的通信，则在方块126移动终端14从接收的射频信标推导出基站识别值。与所识别的基站的相关的预定抖动函数在方块128被确定。在方块130，移动终端14根据在方块128的操作而得出的与识别的基站相关的预定抖动函数和识别的基站10A，10B，10C信标定时同步。其后，移动终端14预测来自识别的基站10A，10B，10C的抖动的射频信标的定时，并保持同步直到移动终端移出识别的基站10A，10B，10C的发射范围12A，12B，12C以外为止。

如图10所示，导出状态后再进行基站识别。应当看到，本发明的好处也可通过首先进行识别来达到。移动终端14然后根据识别值确定它是否为许可的基站，如果是的话，则导出状态信息。如果基站识别值不在移动终端14被允许使用的基站的清单上，则不需要导出状态信息。

在附图和说明中，已揭示了本发明的典型的优选实施例，虽然利用了特定的术语，但它们只是在一般的和说明的意义上被使用，而不是用于限制的目的，本发明的范围在以下的权利要求中加以阐述。

Claims

1.用于由专用无线电话基站实行的信标信道发射定时的方法，该基站具有相关的基站识别值和发射范围，该基站把包含基站识别值的射频信标重复地发送给一个位于基站的发射范围内的移动终端，且由该移动终端接收所发射的射频信标之一，并从接收到的射频信标导出基站识别值，所述方法的特征在于以下步骤：

按抖动的时间间隔重复地发射包含基站识别值的射频信标；

根据与基站识别值相关的预定函数计算抖动的时间间隔；以及

其中在基站的发射范围内的移动终端执行以下步骤，即根据与识别的基站相关的预定函数来与基站信标定时同步。

2.权利要求1的方法，其特征在于，其中射频信标包含基站状态信息，和其中所述导出步骤包括从接收的射频信标导出基站状态信息的步骤，和其中在所述导出步骤以后移动终端执行确定步骤，即根据接收的基站状态信息确定该移动终端是否为该基站的授权用户。

3.用于由发射射频信标的专用无线电话基站进行的信标信道发射定时的方法，所述方法的特征在于以下步骤：

发起射频信标的发射；

在所述发起发射步骤以后等待一个确切时间，该确切时间是信标抖动值的函数；以及然后

重复进行所述的发起和等待步骤；以及

其中所述等待步骤包括以下步骤：

通过使用平均输出值几乎为零的预定函数来计算其幅值不大于最大信标抖动值的当前信标抖动值；以及

其中所述等待步骤的所述确切时间等于专用无线电话基站信标各次发射之间的平均周期加上算出的当前信标抖动值。

4.权利要求3的方法，其特征在于，其中基站具有相关的识别值和其中所述预定函数与基站有关。

5.权利要求4的方法，其特征在于，其中射频信标包含相关的识别值和其中在基站的发射范围内的移动终端执行以下步骤：

接收所发射的射频信标；

从接收到的射频信标导出基站识别值；以及

根据与识别的基站有关的预定函数与基站信标定时同时。

6.权利要求5的方法，其特征在于，其中射频信标包含基站状态信息，和其中所述导出步骤包括从接收的射频信标导出基站状态信息的步骤和其中在所述导出步骤以后由移动终端执行这样的步骤，即根据接收到的基站状态信息确定基站是否可提供与移动终端的通信。

7.如权利要求3的方法，其特征在于，所述等待步骤的所述确切时间等于专用无线电话基站信标各次发射之间的平均周期加上算出的当前信标抖动值再减去前面最近一次发射的射频信标的信标抖动值。

8.专用无线电话基站，包括

射频发射装置，用于发射射频通信；以及

连接到所述射频发射装置的信标发射控制装置，用于控制所述基站对射频信标的周期性发射，所述基站的特征在于：

其中由所述信标发射控制装置提供所述基站按抖动的时间间隔对射频信标的周期性发射，该信标发射控制装置包括

抖动产生装置，用于根据平均输出值几乎为零的的预定函数来产生其幅值不大于最大信标抖动值的当前信标抖动值；以及

信标发射发起装置，连接到所述射频发射装置和用于响应所述抖动产生装置在作为所述当前信标抖动值的函数的时间发起所述射频信标发射。

9.权利要求8的专用无线电话基站，其特征在于，还包括存储装置，连接到所述信标发射控制装置，用于存储所述预定函数。

10.权利要求9的专用无线电话基站，其特征在于，其中所述基站具有相关的识别值和其中所述存储装置包括用于存储所述相关的识别值的装置和其中所述射频信标包含相关的识别值。

11.同步的专用无线通信***，在从专用基站到移动终端的射频信标各次发射之间具有抖动的时间间隔，所述基站包括

基站射频发射装置，用于发射射频通信；以及

连接到所述基站射频发射装置的信标发射控制装置，用于控制所述基站对射频信标的周期性发射，所述移动终端包括

移动射频接收装置，用于接收所述射频信标；

连接到所述移动射频接收装置的信标读出装置，用于从所述收到的射频信标导出所述基站识别值；所述***的特征在于：

抖动产生装置，用于根据平均输出值几乎为零的预定函数来产生其幅值不大于最大信标抖动值的当前信标抖动值；以及

信标发射发起装置，连接到所述射频发射装置和用于响应所述抖动产生装置在作为所述当前信标抖动值的函数的时间发起所述射频信标发射；以及

其中所述移动终端包括

连接到所述信标读数装置的确定装置，用于根据所述基站识别值确定所述预定函数；以及

连接到所述确定装置的同步装置，用于根据所述预定函数把所述移动终端和所述射频信标发射的所述时间间隔同步。